Giáo trình Ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi (Phần 2)
I. Sơ đồ nguyên lý của mạch thiết kế mạch: II. Nguyên lý hoạt động của mạch: Mạch đo ánh sáng và điều khiển đèn thông qua cổng nối tiếp RS-232. Mạch sử dụng quang trở để đo ánh sáng điều khiển đèn, với điện áp chuẩn 2.5V lấy từ Diod Zener REF25Z, sau đó qua mạch khuếch đại đưa LM358 đưa vào điện áp chuẩn 2.5V vào AD0804. AD0804 chuyển đổi tín hiệu tương tự từ quang trở thành tín hiệu số từ D0 →D7. ðầu vào quang trở dùng trở 330 Ω để giảm dòng vào, 2 diod 4148 tạo ra ngưỡng dẫn. Khi chân WR được kích mức logic 0 từ chân RTS của cổng nối tiếp RS-232 thì AD0804 bắt đầu làm việc. Sau khi kết thúc 8 chu kỳ INTR báo kết thúc. Tín hiệu tương tự khi qua con AD0804 chuyển thành tín hiệu số, thông qua ðảo 7414 đưa bit 1 vào chân LE (chip đệm) và OE nối mass sẽ cho thông dữ liệu. ðầu ra kích con ba trạng thái thông dữ liệu từ 8 đầu vào D0 →D7 khi đầu ra bằng đầu vào, mạch còn lại chuyển tín hiệu truyền từ song song qua nối tiếp. Thông qua mạch dao động (7414, 10K, 10nF ) sẽ tạo xung đưa vào IC74161 đếm từ 000 →111, sau đó quay trở lại và cứ đếm mãi như vậy. QD được kích mức logic 0 sẽ kích mở 74151(A), sau 8 lần đếm cứ lần lượt đưa dữ liệu ra đầu ra Y đến chân RxD của cổng RS-232 thông qua máy tính điều khiển, điện áp sẽ được đưa ra chân DTR +12V, dòng qua Diod 20mA làm Diod sáng lên kích mở Tranzitor, mở C828 và H106. Lúc này Role điện từ đóng nối nguồn AC đèn sáng lên.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình Ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi (Phần 2), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ao ñ i d li u gi a SIE và các ph n còn l i c a thi t b còn c n
ñ n m t b nh ñ m FIFO .T t c các công vi c khác do SIE th c hi n
Thông th ư ng ,m t thi t USB có nhi u b nh FIFO , ñóng vai trò trung gian trong
các cu c truy n d li u.
♦ Ph n m m USB t o ra các ñư ng ng d n t i các ñi m cu i riêng l .M i ñư ng ng
là m t kênh logic d n t i m t ñi m cu i trong m t thi t b .M t thi t b có th s
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 99
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
d ng nhi u ñư ng ng d ng th i ,vì th t c ñ truy n d li u t ng c ng ñư c nâng
lên.
II. Các HUB
ð ñ u n i nhi u thi t b ngo i vi USB ta c n 1 hub ho c nhi u hub. Hub là h p
phân ph i bus có nhi u c ng.
M t hus ngoài có m t c ng h ư ng v máy ch và 4 c ng ra thi t b ghép n i
,ngay trong máy tính PC c ũng có m t hub .M t lo i hub trong ñ t o ra 2 c ng USB ki u
A phía sau may vi tính.Hub này g i là hub g c và hub này ñ t ngay trên m ch chính.(
hình 5)
C ng USB
Trên PC
1 4
Hub USB
2 3
Hình 5: Cách ñ u n i hình sao m t hub USB
c ng ra thi t b ghép n ic a m t hub có th ñ u thêm m t hub khác .Nh ư v y
hình thành m t c u trúc phân t ng.( hình 6)
Máy chu (tang goc)
Tang 1
Nút
Nút Tang 2
Nút Nút Tang 3
Tang 4
Nút Nút Nút
Hình 6: C u trúc phân t ng c a các hub khi ñ u n i vào bus USB
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 100
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
M i hub và m i dây cáp ñ u gây ra s làm tr tín hi u, nh ưng th i gian ttr không
vư t quá th i giá tr c c ñ i ñư c qui ñ nh. Bub USB cho phép t ng c ng ñ n 7 hub ñ u
n i k ti p nhau, nh ư v y có nhi u nh t là 127 thi t b có th ñ u n i vào m t bus USB.
M t nhi m v c a hub nh n bi t các thi t b m i ñư c ñ u n i vào và còn phân
bi t ñó là thi t b t c ñ cao hay thi t b t c ñ th p. Ngoài ra hub có th xóa ñi 1 thi t b
ñã ñ u n i vào bus nh ưng sau ñó l i ñư c tháo r i kh i h th ng. ð th c hi n các nhi m
v này có nh ng tr ng thái bus ñư c t o ra theo cách ñ c bi t.
M t c ng USB không ñư c s d ng s không ñư c kích ho t ngh ĩa là hub không
g i khung d li u t i.C hai ñư ng d n d li u ñ u m c low và có m t ñi n tr 15k.
M i thi t b ngo i vi USB ñ u có m t ñi n tr 1,5k n i m t trong hai ñư ng d n tín hi u
v i ngu n +3,3V. Thi t b t c ñ cao ñi n tr này n i v i ngu n +3,3Vv i ñư ng d n
D+, thi t b t c ñ th p thì nói v i ñư ng d n D-. Hub c ũng có th nh n bi t ki u thi t b
và có th xây d ng m i k t n i d li u v i t c ñ truy n thích h p .(hình 7, 8)
Hình 7: Nh n d ng m t thi t b t c ñ cao
Hình 8: Nh n d ng m t thi t b t c ñ th p
Khi l n ñ u tiên ñ t l i ch ñ cho bus, c hai ñư ng d n d li u ñư c n i mass
trong kho ng th i gian 10ms. Kh i SIE c a thi t b ngoai vi nh n bi t tr ng thái này và
xóa ñi m t tín hi u reset c a b vi ñi u khi n ñư c ñ u n i vào. Sau ñ y b ñi u khi n
b t ñ u v i vi c th c hi n ch ươ ng trình b ñi u khi n c a nó và s n sàng trình di n h
th ng.
Hub c ũng cung c p ñi n áp ngu n nuôi cho thi t b . Khi kh i ñ ng m i thi t b
USB ñư c phép tiêu th dòng ñi n ñ n 100 mA. N u nh ư c n m t dòng l n h ơn thì nhu
c u này c n ph i ñư c khai báo .Dòng ñi n tiêu th t ng c ng có th ñ t t i 500mA. M t
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 101
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
hub ngoài ch có th cung c p 100 mA cho mõi c ng ra thi t b ghép n i b i vì nó ñư c
phép ti p nh n t ng c ng không quá 500 mA và yêu c u riêng cho chính b n thân hub.
III. Ph n c ng và ph n m m máy ch USB.
Máy ch USB t ươ ng tác v i các thi t b USB thông qua b ñi u khi n máy ch .
Máy ch ch u trách nhi m v nh ng công vi c sau:
• Phát hi n vi c k t n i ho c l ai b c a các thi t b USB.
• Qu n lý vi c ñi u khi n dòng d li u gi a máy ch và các thi t b USB.
• Qu n lý dòng d li u gi a máy ch và các thi t b USB.
• Th ng kê tr ng thái tính ho t ñ ng c a h th ng.
• Cung c p dòng ñi n ñã ñư c ñ t ñ h n ch công su t cho các thi t b USB ñư c
k t n i .
Ph n m m h th ng USB trên máy ch qu n lý s t ươ ng tác gi a các thi t b USB
và ph n m m thi t b d a trên máy ch . Có 5 vùng t ươ ng tác gi a ph n m m h th ng
USB và ph n m m thi t b ,c th là:
• ði m danh ñ nh c u hình thi t b .
• Truy n d li u trong ch ñ ñ ng th i.
• Truy n d li u trong ch ñ không ñ ng b .
• Qu n lý n ăng l ư ng.
• Qu n lý thông tin v thi t b và bus.
B t c lúc nào có th ph n m m USB s d ng các giao di n h th ng máy ch
hi n h u ñ qu n lý các m i quan h t ươ ng tác trên.
Các thanh ghi b ñi u khi n máy ch USB
Thanh ghi nh n d ng nhà cung c p
VID ( vendor Identìication register)
ð a ch offset: 00-01h
Giá tr m c ñ nh : 8086h
Thu c tính: ch ñ c
Thanh ghi VID ch a s nh n d ng nhà cung c p .Thanh ghi này ,cùng v i thanh ghi
nh n d ng thi t b xác ñ ng duy nh t b t k ỳ thi t b PCI nào .Vi c ghi vào thanh ghi
này không có tác d ng .Cách vi t các bit 15:0 dùng cho s nh n d ng nhà cung c p
.ðây là m t giá tr 16 bit ñư c Intel gán.
IV. K t n i h th ng USB.
K t n i các thi t b USB
T t c các thi t b USB ñ u n i vào USB qua c ng ñ t trên m t lo i thi t b USB
chuyên d ng, có tên là hub. Các hub ch cho th y tình tr ng k t n i ho c lo i b c a m t
thi t b USB theo t ng tr ng thái c ng c a nó.
Các máy ch h i (queries) hub ñ xác ñ nh nguyên nhân c a thông báo. Hub tr l i
(ñáp ng) b ng cách nh n d ng c ng ñã s d ng ñ k t n i thi t b USB. Máy ch cho
phép c ng và ñ nh ñ a ch thi t b USB v i m t ñư ng ng ñi u khi n b ng cách s d ng
ñ a ch m c ñ nh USB (khi ñư c n i vào l n ñ u ho c khi chúng kh i ñ ng l i).
Máy ch xác ñ nh xem li u thi t b USB m i ñư c k t n i là m t hub hay là m t
thi t b ch c n ăng và gán cho thi t b USB m t ñ a ch USB duy nh t
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 102
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
N u thi t b USB ñã k t n i là m t hub và các thi t b USB ñã ñư c k t n i v i
c ng c a hub thì th t c trên ti p di n v i t ng thi t b USB ñã ñư c k t n i. N u thi t
b USB ñã k t n i là m t thi t b ch c n ăng, thì các thông báo v vi c k t n i s ñư c
ph n m m USB g i t i ph n m m máy ch ñư c quan tâm ñ n
Lo i b các thi t b USB
Khi m t thi t b USB ñã ñư c lo i b kh i m t trong s các c ng thì hub t ñ ng vô
hi u hoá c ng và cung c p m t thông tin ch báo v vi c lo i b thi t b ra kh i máy ch .
Sau ñó máy ch lo i b các s li u dã bi t v thi t b USB, n u thi t b USB b lo i b
là là m t hub thì qúa trình lo i b ph i ñư c th c hi n v i t t c các thi t b USB mà
tr ư c ñó ñư c n i vào hub. N u thi t b USB ñã lo i b là m t thi t b ch c n ăng thì các
thông báo lo i b ñư c g i t i ph n m m máy ch ñư c quan tâm ñ n.
K t n i h th ng USB
Hình 3-55 cho th y m t ví d v k t n i c ng USB vào trong h th ng. L i vào
CLK48 có ñ t ñ ng h tinh th 48 MHz(sai s 2500 ppm) ñư c t o ra nh b c ng h ư ng
th ch anh và ñư c s d ng ñ t o t c ñ d li u b ng 12MHz và m t kho ng khung kh i
t o b ng 1,0ms (500ppm).
Thi t b t ăng t c PVIIDE/ISA (c u PCI) có m t thi t k thích h p v i t c ñ b ng
1,5Mbps ho c 12 Mbps. Ngu n nuôi dùng cho thi t b ñư c l y t ngu n ñi n áp -5v trên
b n m ch chính (Vcc). Nh ư v y c n có nh ng bi n pháp nào ñó ñ ch ng ng n m ch,
ch ng h n b ng m t c u chì 2A. H th ng giám sát c a cá ñư ng d n ñi n áp ngu n nuôi
cho USB v i các ñư ng OC#1 và OC#0 ( phía d ư i c a hình 3-54).
Khi thi t b c u PCI phát hi n ra m t l i trên ñư ng d n ñi n áp nuôi thì nó s vô hi u
hoá c ng USB t ươ ng ng. Trên các ñư ng d li u, có m t ñi n tr n i ti p b ng 27(ôm),
dùng ñ gi i h n dòng ñi n khi x y ra ng n m ch v i ñ t(GND). Nh ư v y dòng s b gi i
h n m c nh h ơn 185mA. Các cu n c m m c n i ti p m c n i ti p c ũng ñư c tính ñ n
trên ñư ng d n ñi n áp ngu n nuôi, ñ tín hi u nhi u trên các thi t b bên ngoài không
gây nh h ư ng t i ngu n nuôi b n m ch chính.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 103
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
PHIÊN B N USB 2.0
Các k thu t chính c a bus USB 2.0 là:
• T c ñ th p (1,5Mbps): các thi t b t ươ ng tác(interactive),thông th ư ng là 10-
100Kbps.
• T c ñ cao(full-speed,12Mbps)các ng d ng v i ñi n tho i âm thanh.
• T c ñ r t cao (480 Mbps)các ng d ng video và b nh thông th ư ng là 25-
400Mbps.
C ng USB 2.0 s ñ y nhanh quá trình h ư ng t i m t máy tính PC trong t ươ ng lai
v i các ñ c tính legacy-free.
V. Các ki u truy n USB.
Các thi t b USB có th trao ñ i d li u v i máy tính PC theo 4 ki u hoàn toàn khác
nhau:
+ Truy n ñi u khi n: ð ñi u khi n ph n c ng các yêu c u ñi u khi n (control
request) ñư c truy n hay g i là truy n ñi u khi n (control transfers). Chúng làm vi c v i
m c ưu tiên cao và có kh n ăng ki m soát l i t ñ ng. T c ñ truy n l n vì có ñ n 64
byte trong m t yêu c u(request) có th ñư c truy n.
+Truy n ng t: các thi t b cung c p m t l ư ng d li u nh , tu n hoàn, ch ng h n
nh ư bàn phím, chu t, ñ u s d ng ki u truy n ng t (interrupt transfers). Khác v i s
ph ng ñoán t tên g i, ñây không có m t ng t nào ñư c thi t b xoá. Cách t t nh t là h
th ng s h i theo chu k ỳ, ch ng h n 10ms m t l n, xem có các d li u m i g i ñ n.
Thông th ư ng có ñ n 8 byte có th ñư c truy n.
+ Truy n theo kh i: Khi có dung l ư ng d li u l n c n truy n và c n ki m soát
l i truy n nh ưng l i không có yêu c u thúc ép v th i gian truy n thì d li u th ư ng ñư c
truy n theo kh i (bulk transfers). Các ng d ng c a ph ươ ng pháp này nh ư: máy in và
máy quét hình (scanner). T c ñ truy n d li u ph thu c vào m c ñ ñ u t i trên bus
USB.
+ Truy n ñ ng th i: Khi có l ư ng l n d li u v i t c ñ d li u ñã ñư c quy
ñ nh, ch ng h n nh ư dùng cho card âm thanh, thì th ư ng áp d ng ki u truy n ñ ng th i
(isochronous transfers). Theo cách truy n này m t giá tr t c ñ d li u xác ñ nh ñư c
duy trì. Vi c hi u ch nh l i không ñư c th c hi n vì nh ng l i truy n l t c ũng không
gây nh h ư ng ñáng k ñ n ch t l ư ng truy n.
V i các ng d ng trong l ĩnh v c ño l ư ng và ñi u khi n , ki u truy n th nh t
(truy n ñi u khi n) th ư ng ñư c s d ng vì v a có ñ an toàn d li u cao v a có t c ñ
truy n l n .Ngoài ra còn d dàng th c hi n ñư c giao th c truy n riêng ñ trong m t s
tr ư ng h p ng d ng có th ti p t c x lý.
.
VI. G i ph n m m ñi u khi n.
Ch c n ăng c a m t ph n m m ñi u khi n:
Là m t xí ch liên k t gi a ph n c ng và ph n m m h th ng.Trong môi tr ư ng
Windows 98 v tr ư c, không có m t ch ươ ng trì nh ng d ng nà o có th truy c p tr c ti p
lên ph n c ng, cá ch t t nh t là g i ra m t ph n m m ñi u khi n thi t b ñó, ph n m m
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 104
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
nà y trao ñ i tr c ti p v i ph n c ng ho c qua l p ñ m n m sâu h ơn. Ph n m m ñi u
khi n nà y ñư c ch t o và cung c p b i cá c nhà s n xu t thi t b ñó.
Ho t ñ ng :
T t c cá c ph n m m ñi u khi n USB ñ u d a trên Win32_Driver_Model. T t c
cá c l i g i ph n m m ñi u khi n ñ u thông qua ph n m m qu n lý và o ra (I/O manager).
Cá c ch ươ ng trì nh ng ư i dù ng khá c nhau g i gó i yêu c u g n nh ư ñ ng th i t i ph n m m
qu n lý và o/ra, ph n m m nà y sau ñ y s phân ph i cá c gó i nà y t i cá c ph n m m ñi u
khi n c th .
T t c cá c yêu c u ñ u ñư c g i ñi d ư i d ng cá c gó i, và chuy n ti p gi a cá c l p
ñ m riêng l . ð bi t rõ v cá ch th c truy nh p lên cá c thi t b , ta xem xé t ñ n 5 hà m
c a Windows sau:
CreateFile( ) M m t t p ho c m t thi t b
CloseHandle( ) ðóng m t t p ho c m t thi t b
ReadFile( ) ð c ho c nh n d li u
WriteFile( ) Ghi ho c truy n d li u
DeviceloControl( ) Th c hi n cá c ch c n ăng c th c a ph n m m
ñi u khi n
Ví d xé t ño n ch ươ ng trì nh sau ( G i 1 byte qua COM2 b ng Delphi):
Handle:=CreateFile.(Pchar(‘COM2’),GENERIC_WRITE,0,NIL,OPEN)_EX
ISTING,0,0);
Byt:=85;
WriteFile(Handle,Byt1,1,Count,NIL);
CloseHandle(Handle);
Gi i thí ch l nh:
Tr ư c h t , C ng COM2 ñư c m b ng hà m CreateFile( ) ñ sau ñ y g i m t
Byte b ng hà m WriteFile( ). Cu i cù ng Hà m CloseFile( ) ñóng kênh thông tin l i. Tên
c a ph n m m ñi u khi n ñây là COM2 mang ý nghĩ a th hi n m i liên quan tr c ti p
v i giao di n ph n c ng “ COM2 ”.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 105
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
PH N II: ð NG C Ơ B Ư C.
I. ð c ñi m chung v ñ ng c ơ b ư c
ð ng c ơ b ư c th c ch t là ñ ng c ơ ñ ng b ho t ñ ng d ư i tác d ng c a các
xung r i r c và k ti p nhau. Khi m t xung dòng ñi n ho c ñi n áp ñ t vào cu n dây
ph n ng c a ñ ng c ơ b ư c, thì roto (ph n c m) c a ñ ng c ơ s quay ñi m t góc nh t
ñ nh, và ñư c g i là b ư c c a ñ ng c ơ, khi các xung dòng ñi n ñ t vào cu n dây ph n
ng liên t c thì roto s quay liên t c.
V trí c a tr c ñ ng c ơ b ư c ñư c xác b ng s l ư ng xung, và v n t c c a ñ ng c ơ
t l v i t n s xung, và ñư c xác ñ nh b ng s b ư c/giây (second). Tính n ăng làm vi c
c a ñ ng c ơ b ư c ñư c ñ t tr ưng b i b ư c ñư c th c hi n, ñ t tính góc (quan h c a
mômen ñi n t theo g c gi a tr c c a Roto và tr c c a t tr ư ng t ng), t n s xung gi i
h n sao cho các quá trình quá ñ , khi hoàn thành m t b ư c có th t t ñi tr ư c khi b t ñ u
bư c ti p theo. Tính n ăng m máy c a ñ ng c ơ, ñư c ñ t tr ưng b i t n s xung c c ñ i
có th m máy mà không làm cho Roto m t ñ ng b (b b ư c). Tu ỳ theo k t c u c a
t ng lo i ñ ng c ơ, mà t n s ñ ng c ơ có th ti p nh n ñư c t 10 ñ n 10.000 Khz.
Bư c c a ñ ng c ơ (giá tr c a góc gi a hai v trí n ñ nh k nhau c a Roto) càng
nh thì ñ chính xác trong ñi u khi n càng cao. B ư c c a ñ ng c ơ ph thu c vào s cu n
dây ph n ng, s c c c a Stato, s r ăng c a Roto và ph ươ ng pháp ñi u khi n b ư c ñ
ho c ñi u khi n n a b ư c. Tùy theo yêu c u v ñ chính xác và k t c u c a ñ ng c ơ, mà
bư c c a ñ ng c ơ thay ñ i trong gi i h n t 1800 - 0,180. Trong ñó: ñ ng c ơ b ư c nam
châm v ĩnh c u d ng c c móng và có t tr thay ñ i t 60 - 450, ñ ng c ơ b ư c có t tr
thay ñ i có góc b ư c n m trong gi i h n t : 1,80- 300, và ñ ng c ơ b ư c h n h p có góc
bư c thay ñ i trong kho ng 0,360 - 150. Các giá tr góc c a các lo i ñ ng c ơ k trên ñư c
tính trong ch ñ ñi u khi n b ư c ñ .
Chi u quay c a ñ ng c ơ b ư c không ph thu c vào chi u dòng ñi n ch y trong
các cu n dây ph n ng, mà ph thu c vào th t cu n dây ph n ng ñư c c p xung ñi u
khi n. Nhi m v này do b chuy n phát th c hi n.
S cu n dây ph n ng (hay cò g i là cu n dây pha) c a ñ ng c ơ b ư c ñư c ch
t o t 2 - 5 cu n dây pha (hay còn g i là b i dây) và ñư c ñ t ñ i di n nhau trong các
rãnh Stato. ð i v i cu n dây ph i có hai cu n dây thì ch dùng cho ñi u khi n l ư ng
c c (cu n dây có c c tính thay ñ i), v i 4 cu n dây có th dùng cho c hai ch ñ ñi u
khi n l ư ng c c và ñi u khi n ñơn c c
ð ng c ơ b ư c là m t thi t b ñư c s d ng r ng rãi dùng ñ chuy n các xung ñi n
thành chuy n ñ ng c ơ h c. m t s ng d ng, ch ng h n nh ư b ñi u khi n ñĩ a, máy in
kim ma tr n và robot, thì ñ ng c ơ b ư c ñươ c dùng ñ ñi u khi n chuy n ñ ng.
II. Nguyên lý ho t ñ ng c a ñ ng c ơ b ư c.
1. ð ng c ơ nam châm v ĩnh c u.
Nguyên lý làm vi c c a ñ ng c ơ này là d a vào tác ñ ng c a m t tr ư ng ñi n t
trên m t mômen ñi n t , t c là tác ñ ng gi a m t tr ư ng ñi n t và m t ho c nhi u nam
châm v ĩnh c u. Roto c a ñ ng c ơ t o thành m t ho c nhi u c p t và mômen ñi n t c a
nam châm ñư c ñ t th ng hàng trên t tr ư ng quay do các cu n dây t o nên.
ð ng c ơ có hai cu n dây l p hai c c c a Stato, và m t nam châm v ĩnh c u
Roto. Khi kích thích m t cu n dây c a Stato ( ñ ng th i ng t ñi n cu n kia) s t o nên hai
c c B c (North) và Nam (South) c a nam châm. Roto s th ng ñ ng v i h ư ng t
tr ư ng.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 106
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
N u ta cho dòng ñi n vào cu n dây W1 thì v trí 1 và 3 c a Stato t ươ ng ng s là
c c Nam và c c B c.
Gi s tr c c a nam châm v ĩnh c u c a Roto ñang l ch v i tr c 1-3 m t góc ( d ư i
tác d ng c a l c hút do các c c trái d u c a nam châm s sinh ra m t l c quay Roto v v
trí 1, v trí này g i là v trí cân b ng. Sau ñó cho dòng ñi n I2 vào cu n dây W2 (lúc này
dòng ñi n cu n W1 b ng t), thanh nam châm s quay nhanh ñ n v trí 2 m t góc 900
n u vi c c p ñi n liên t c và tu n t vào cu n dây W1, W2, W1, W2, . Và ñ o chi u
dòng ñi n sau m i b ư c, thanh nam châm s quay thành nh ng vòng tròn, t m t ph n t ư
vòng tròn ñ n m t ph n t ư vòng tròn khác.
Các cu n dây c a Stato g i là các pha. ð ng c ơ b ư c có th có nhi u pha: 2, 3, 4, 5
pha, nó ñư c c p ñi n cu n này sang cu n khác v i vi c ñ o chi u dòng ñi n sau m i
bư c quay. Chi u các ñ ng c ơ ph thu c vào th t cung c p ñi n cho các cu n dây và
hư ng c a t tr ư ng.
2. ð ng c ơ b ư c t tr thay ñ i.
Nguyên lý làm vi c c a ñ ng c ơ b ư c t tr thay ñ i d a trên c ơ s ñ nh lu t c m
ng ñi n t , t c là d a trên s tác ñ ng gi a m t tr ư ng ñi n t và m t Roto có t tr
thay ñ i theo góc quay.
C u trúc tiêu bi u c a ñ ng c ơ có b ư c t thay ñ i.
Hì -6
t öø
b
g h
ô
Roto ñ ng c ơ ñi n ñư c ch t o b ng v t li u d n t , trên b m t Roto th ư ng có
nhi u r ăng. M i r ăng c a Roto ho c c a Stato g i là m t c c. Trên hai c c ñ i di n ñư c
m c n i ti p hai cu n dây (ví d nh ư cu n dây AA') t o thành m t ph n c a ñ ng c ơ.
Nh ư v y ñ ng c ơ nh ư hình v có ba pha A, B, C, t tr thay ñ i theo góc quay c a r ăng.
Khi các r ăng c a Roto ñ ng th ng hàng v i các c c c a Stato, t tr ñó s nh nh t.
N u ta cho dòng ñi n ch y vào cu n dây BB' nó s t o nên t tr ư ng kéo c c g n nó nh t
c a roto và làm Roto quay m t góc 300 theo chi u ng ư c chi u kim ñ ng h . N u dòng
ñi n ñư c ñưa vào cu n dây CC', Roto l i ti p t c quay m t góc 300 n a Các cu n
dây AA', BB', CC' g i là các pha.
Hư ng quay c a ñ ng c ơ không ph thu c vào chi u c a dòng ñi n mà ph thu c vào th
t c p ñi n cho cu n dây. Nhi m v này do các m ch logic trong b chuy n phát th c
hi n. V i cách thay ñ i th t ho c thay ñ i cách kích thích các cu n dây ta c ũng làm
thay ñ i các v trí góc quay.
ð ng c ơ b ư c có t tr thay ñ i có chuy n ñ ng êm, s b ư c l n và t n s làm vi c c ũng
khá l n (t 2 ñ n 5 Khz).
M t s công th c tính cho ñ ng c ơ b ư c t tr thay ñ i
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 107
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Nr : S r ăng c a roto.
Ns : S r ăng c a stato.
Np : S pha.
Pr : Góc ñ r ăng roto.
φs : Góc b ư c.
Rs : Giá tr b ư c.
X = Ns/Np : S r ăng stato cho m t pha.
Góc ñ r ăng gi a hai r ăng k nhau ñư c xác ñ nh nh ư sau
369 0 360 0
Pr = ; Ps =
Nr Pr
Góc b ư c ñư c xác ñ nh b i bi u th c:
360 0
φs = ( ñ /b ư c)
Nr .Np
Giá tr b ư c
360
Rs =
φs
N u t n s xung là f thì t c ñ Roto là:
69 f 60 f φs
ψ = = = (vòng/phút)
Rs Np .Nr 6
S r ăng Roto cho m t pha:
Nr
X =
Np +1
3. ð ng c ơ h n h p.
ð ng c ơ h n h p là s k t h p nguyên t t làm vi c c a ñ ng c ơ có b ư c nam
châm v ĩnh c u và ñ ng c ơ b ư c có t tr thay ñ i nh m có ñư c ñ t tính t t nh t c a hai
lo i k trên là momen l n và s b ư c l n.
1
2
Sơ ñ ñ ng c ơ b ư c h n h p.
ð ng c ơ g m hai n a Roto (1) và (2). N a(1) có nhi u r ăng trên Roto, n a (2) là
nam châm v ĩnh c u. Do ñó có s k t h p gi a hai ph n nên t o ra s kích thích roto
m nh h ơn. ð ng c ơ lo i này có s b ư c ñ t ñ n 400 b ư c, nh ưng giá thành ñ t.
III. Các ph ươ ng pháp ñi u khi n ñ ng c ơ b ư c.
M i ñ ng c ơ b ư c ñ u có ph n quay roto là nam châm v ĩnh c u, ñư c bao xung
quanh là ph n t ĩnh, g i là stato. ð ng c ơ b ư c có 4 cu n dây stato ñư c s p x p theo c p
qua tâm ñ i x ng. ð ng c ơ b ư c d ng này g i là ñ ng c ơ b ư c 4 pha. ði m gi a cho
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 108
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
phép thay ñ i chi u dòng ñi n c a m t trong hai lõi khi m t cu n dây ñư c n i ñ t, do ñó
ñ i c c c a stato. L ưu ý r ng, tr c c a ñ ng c ơ thông th ư ng thì quay t do, còn tr c
ñ ng c ơ b ư c thì quay theo t ng b ư c c ñ nh, l p l i và ñ m t ng v trí c th . ð ng c ơ
quay nh ư v y là t c ơ s lý thuy t t tr ư ng: các c c cùng d u ñ y nhau và các c c
ng ư c d u hút nhau. Chi u quay ñư c xác ñ nh b i t tr ư ng c a stato, mà t tr ư ng này
thì do dòng ñi n ch y qua lõi cu n dây gây nên. Khi h ư ng c a dòng thay ñ i thì c c c a
t tr ư ng c ũng thay ñ i theo, gây ra chuy n ñ ng ng ư c l i c a ñ ng c ơ ( ñ o chi u).
ð ng c ơ b ư c ñây có 6 ñ u dây: 4 ñ u c a cu n dây stato và 2 ñ u dây chung ñi m
gi a c a các c p dây. Khi chu i xung ngu n ñư c c p ñ n t ng cu n dây stato thì ñ ng
cơ s quay. M i chu i xung có th có c p ñ chính xác khác nhau. B ng sau gi i thi u
chu i 4 b ư c thông th ư ng.
B ng 1
Chi u kim Bư c Cu n dây Cu n dây Cu n dây Cu n dây Chi u quay
ñ ng h A B C D b ñ m
1 1 0 0 1
2 1 1 0 0
3 0 1 1 0
4 0 0 1 1
A
B COM
C
D COM
Hình1 : B trí cu n dây Stato.
L ưu ý chúng ta có th b t ñ u v i chu i xung nào ñó trong b ng 1, song khi ñã b t
ñ u b ng chu i xung nào thì c n ph i ti p t c theo ñúng th t c a chu i xung ñó. Ví d ,
n u b t ñ u b ng b ư c th 3 là chu i (0110) thì c n ti p t c v i chu i c a b ư c 4 r i sau
ñó l p l i 1,2,3 v.v.
M t s thông s và khái ni m.
Góc b ư c ( step Angle):Câu h i ñ t ra là m i b ư c có ñ d ch chuy n là bao nhiêu?
ði u này ph thu c vào c u trúc bên trong c a ñ ng c ơ, ñ c bi t là s r ăng c a stato và
roto. Góc b ư c là ñ quay nh nh t c a m t b ư c. Các ñ ng c ơ khác nhau có góc b ư c
khác nhau. B ng 2 gi i thi u góc b ư c c a m t s ch ng lo i ñ ng c ơ, trong ñó có dùng
thu t ng s b ư c trong m t vòng. ðây là t ng s b ư c c n ñ quay h t m t vòng 360 0
B ng 2: Góc b ư c c a ñ ng c ơ.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 109
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Góc b ư c S b ư c/vòng
0.72 500
1.8 200
2.0 180
2.5 144
5.0 72
7.5 48
15 24
Dư ng nh ư trái v i n t ư ng ban ñ u, ñ ng c ơ b ư c không c n nhi u ñ u dây
cu n stato ñ có góc b ư c nh h ơn. T t c ñ ng c ơ b ư c nói ph n này ch dùng 4 ñ u
cu n dây stato và 2 ñ u dây chung nút gi a. M c dù nhi u hang s n xu t ch dùng m t
ñ u dây chung, song v n ph i có 4 ñ u dây stato.
Quan h s b ư c/giây và s vòng quay/phút RPM.
Quan h gi a s vòng quay/phút RPM v i s b ư c c a m t vòng quay và s
bư c/giây là quan h tr c quan và ñư c bi u di n nh ư sau:
S b ư c trong giây = RPM x s b ư c trong vòng quay/60
Chu i xung b n b ư c và s r ăng trên roto.
Chu i xung chuy n m ch trình bày b ng 1 ñư c g i là chu i chuy n m ch 4 b ư c,
b i vì sau 4 b ư c thì hai cu n dây gi ng nhau s ñư c b t lên ON. V y sau 4 b ư c này
ñ ng c ơ quay ñư c bao nhiêu? Sau khi th c hi n xong 4 bư c thì roto ch quay, ñư c m t
bư c r ăng. Do v y, ñ ng c ơ 200 b ư c/vòng thì roto có 50 r ăng vì 50*4=200 b ư c c n
ñ quay h t m t vòng. Nh ư v y, có th k t lu n là góc b ư c t i thi u luôn là hàm s c a
răng trên roto. Nói cách khác r ăng càng nh thì roto quay ñư c càng nhi u r ăng.
Ngoài chu i xung 4 b ư c còn có chu i xung 8 b ư c, chu i này còn ñư c g i là
(half-stepping), vì chu i 8 b ư c thì m i b ư c là m t n a c a góc bình th ư ng.
B ng 3: Chu i xung 8 b ư c.
Chi u kim Bư c Cu n dây Cu n dây Cu n dây Cu n dây Chi u quay
ñ ng h A B C D b ñ m
1 1 0 0 1
2 1 0 0 0
3 1 1 0 0
4 0 1 0 0
5 0 1 1 0
6 0 0 1 0
7 0 0 1 1
8 0 0 0 1
T c ñ ñ ng c ơ.
T c ñ ñ ng c ơ ñư c ño b ng s b ư c trong m t giây là m t hàm c a t c ñ chuy n
m ch.B ng vi c thay ñ i th i gian ta có th ñ t ñư c các t c ñ quay khác nhau.
Moment gi .
Moment gi ñư c ñ nh ngh ĩa là l ư ng moment ngoài c n thi t ñ làm quay tr c ñ ng
cơ t v trí gi c a nó v i ñi u ki n tr c ñ ng c ơ ñang ñ ng yên hay ñang quay v i t c ñ
RPM = 0. ð i l ư ng này ñư c ño b ng t l di n áp và dòng c p ñ n ñ ng c ơ. ðơ n v c a
moment gi là kilogram – centimet.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 110
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Chu i 4 b ư c ñi u khi n d ng sóng.
Ngoài chu i 4 b ư c và 8 b ư c nói trên, còn có m t chu i khác ñư c g i là chu i 4
bư c d ng sóng. Chu i này ñư c gi i thi u b ng 4. Chu i 8 b ư c trình bày b ng 3 là
s k t h p ñơn giãn c a các chu i 4 b ư c th ư ng và chu i 4 b ư c ñi u khi n d ng sóng
cho b ng 1 và b ng 4.
B ng 4: Chu i xung 4 b ư c.
Chi u kim Bư c Cu n dây Cu n dây Cu n dây Cu n dây Chi u quay
ñ ng h A B C D b ñ m
1 1 0 0 0
2 0 1 0 0
3 0 0 1 0
4 0 0 0 1
PH N III: C U TRÚC CH C N ĂNG C A CÁC CON VI M CH.
I. Chip UCN5804B.
ðây là chip trung tâm ñi u khi n ñ ng c ơ b ư c, và ñi u khi n ñ ng có b ư c theo
ph ư c pháp 4 b ư c thông d ng( hay g i là ph ươ ng pháp b ư c ñ ).
Sơ ñ chân c a chip UCN5804B
Chân 9,10,14,15 c a chip dùng ñ ñi u khi n ngõ ra theo m t chu k ỳ, b ư c ñ ,
haff-step và ñi u khi n ho t ñ ng ngõ ra.
Chip này ho t ñ ng hay không ph thu c vào tín hi u xung ngõ vào trên chân 11
ñ thúc ñ y ñ ng c ơ làm vi c. Tín hi u này có th ñư c c p ngu n bên ngoài hay t công
t c tác ñ ng b ng tay.
ð c ñi m c a chip ñi u khi n này là:
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 111
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
- Dòng ñi n l n nh t ngõ ra là 1.5A.
- ði n áp ch u ñ ng ngõ ra là 35V.
- Tiêu chu n ho t ñ ng b ư c ñ , n a b ư c và b ư c ñi u khi n d ng sóng.
- S d ng các Diod ñ b o v bên trong chip.
- Kh n ăng ñi u khi n ngõ ra OE và ñi u khi n tr c ti p.
- Reset l i n ăng l ư ng.
- Có m ch t n nhi t tích h p bên trong.
B ng ñ ñi u khi n ki u ho t ñ ng.
Các ki u ho t ñ ng c a chip .
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 112
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
II. Chip FTDI- FT245AM.
1.T ng quan v chip FTDI-FT245AM.
ðây là chip ñ chuy n d li u t ki u n i ti p c a c ng USB sang truy n song
song ñ ñi u khi n ñ ng c ơ b ư c thông qua chip 5804BM. V i các d c tính sau:
- 3.3V LDO ñi n áp ñi u ch nh: là máy ñi u ch nh ñi n áp LDO 3.3V trong quá
trình USB truy n d li u t b nh ñ m ra ngõ ra.
- USB truy n nh n: Kh i truy n nh n USB cung c p 1 giao di n v t lý c a USB
1.1 ñ n cáp USB. T i ngõ ra cung c p m c ñi n áp 3.3V ñ ñi u khi n tín hi u, trong khi
m t máy thu khác và 2 tín hi u k t thúc t máy thu cung c p d li u t c ng USB, SEO
và USB dò tìm ñi u ki n.
- USB DPLL: Kh i này d dàng nh n ra các bit mã hóa NRZI d li u t USB
cung c p ñ n, và t t o ra xung clock và d li u ñ n SIE block.
- Dao ñ ng 6 Mhz: Dao ddoognj t o ra t dao ñ ng th ch anh ngoài chip hay t
hi n t ư ng c ng h ư ng c a các ph n t .
- SIE (Serial Interface Engine): ñ m nh n nhi m v truy n nh n d li u.
- USB Protocol Engine: qu n lý lu ng d li u t thi t b ñi u khi n USB.
- Fifo Receive Buffer ( 128 byte): B ñ m USB nh n d li u t i ña 128 byte, d
li u ñư c ñ c và ghi t b nh FIFO thông qua chân n i ti p truy n thông d li u USB.
- 384 byte b nh nh n d li u, 128 byte b nh truy n tín hi u m c cao
-
2.S ơ ñ chân.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 113
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Chân Tín hi u Lo i Ch c n ăng
7 USBDP I/O Tín hi u d li u USB ph thu c váo tr 1.5k ñ
gi m ñi n áp ngõ ra còn 3.3V
8 USBDM I/O K t n i chân d li u âm c a USB
6 3.3VOUT OUT Chân t o ñi n áp 3.3V t i ngõ ra
27 XTIN IN L y tín hi u t dao ñ ng 6Mhz t dao ñ ng th nh
anh
28 XTOUT OUT ðư a tín hi u 6Mhz ra chân dao ñ ng th ch anh
31 RCCLK I/O RC-Timer ñ m b o xung clock trên mode Sleep
và tác ñ ng m c Low trong su t qua trình ch n
mode Reset hay Sleep
4 RESET IN Reset toàn b thi t b s d ng network RC ngoài
32 EECS I/O Tùy ch n EEPROM-chip ch n
1 EESK I/O Tùy ch n EEPROM-xung ñ ng h
2 EEDATA I/O Tùy ch n EEPROM-I/O d li u
5 TEST IN ð t thi t b vào mode Text- thi t b ph i ñư c n i
ñ t.
25 D0 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit0
24 D1 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit1
23 D2 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit2
22 D3 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit3
21 D4 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit4
20 D5 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit5
19 D6 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit6
18 D7 I/O Bus d li u truy n tr c ti p Bit7
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 114
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
16 RD# IN Byte d li u D0.D7 ñư c tác ñ ng m c th p b i
d li u truy n t FIFO
15 WR IN Ghi byte d li u trên D0..D7 vào FIFO truy n
khi WR ñư c tác ñ ng cao →th p
14 TXE# OUT Khi tác ñ ng high, không d li u vào FIFO. Khi
low d li u có th ñư c ghi vào FIFO.
12 RXF# OUT Khi m c cao, không ñ c d li u t FIFO. Khi
m c th p có th ñư c ñ c b i RD# sau ñó chuy n
t th p sang m c cao.
11 EEREQ# IN Yêu c u EEPROM k t n i ñ x lý qua bus d
li u
10 EEGN# OUT m c th p, cho phép EEPROM n i ñ x lý qua
bus d li u
3,13,26 VCC PWR Thi t b chuy n ñi n áp t 4.4V – 5.25V
9,17 GND PWR
30 AV CC PWR Thi t b ngu n xung clock
PH N IV: NGUYÊN LÝ HO T ð NG C A M CH.
Ngu n ñư c c p b i m t ngu n DC bên ngoài hay ngu n DC P1. ði n áp có th
dao ñ ng t 6 →30V, ph thu c vào t c ñ c a ñ ng c ơ b ư c. ð ng c ơ b ư c s d ng
h u h t các dong trong m ch, vì v y nó ñư c c p ngu n thông qua tr R1,R2. ðây là tr
gi i h n dòng ñ n ñ ng c ơ và cho phép ñ ng c ơ ho t ñ ng v i ngu n ñi n áp cung c p
l n h ơn ñi n áp gi i h n cho phép ñ ng c ơ làm vi c.
ði n áp n ñ nh tr ng thái (không t i) c a m ch thu ñư c b ng cách ñi u ch nh
ñi n áp ngõ và d ư i 5V v i con chip ñi u ch nh ñi n áp LM78L05. ðây là m t IC ñi u
ch nh ñi n áp, v i C7, C1, C5 cung c p thêm vào ñi n áp l c.
U1-UCN5804BM có ch c n ăng cung c p dòng 100mA, ñây là trung tâm b ñi u
khi n ñ ng c ơ b ư c làm vi c theo t ng ph ươ ng pháp ñi u khi n. Nó g m 1 CMOS x p
x p và l ưu gi m c logic ph n ñi n áp l ư ng c c ngõ ra ñ tr c ti p ñi u khi n ñ ng c ơ.
UNC5804BM có th phát tín hi u ñi u khi n v i 3 mode khác nhau: FULL-STEP,
HALF-STEP, FULL-STEP WAVE.
D1-4 là m t t h p Diod ñ ng ăn c n nguy hi m ñ n chip UNC5804BM n u công
t c ngõ ra m c th p khi ñ ng c ơ ñang ho t ñ ng v i t i l n.
M i LED1-4 sáng t ươ ng ng v i ngõ ra làm vi c m c th p và là v t có ích ñ
nh n xét tr ng thái làm vi c c a ngõ ra. Tr R3 cung c p dòng ñi n gi i h n ñ n LED.
PIN 9,10,14 và 15 c a chip UCN5804BM ñ ñi u khi n ngõ ra theo các ph ươ ng
pháp ñi u khi n tùy ch n. Công t c DIP1-4 cho phép ñi u khi n b ng tay m i h ư ng
làm vi c c a ñ ng c ơ b ư c theo b ng tr ng thái sau:
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 115
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
ñây ta dùng m ch ghép n i ñ di u khi n ñ ng c ơ b ư c ho t ñ ng b ng máy
tính, UCN5804BM ph thu c vào chân 11 có ñư c tác ñ ng hay không ñ thúc ñ y
ñ ng c ơ làm vi c. Tín hi u này ñư c c p t chip FT245-USB.
Chip FT245_USB chuy n tín hi u l y ra t c ng USB sang d ng tín hi u truy n
song song 8 bit d li u tác ñ ng ñ n chip UCN5804BM ñ ñi u khi n ñ ng c ơ b ư c làm
vi c theo các mode ñ nh s n và t c ñ quy ñ nh. Ta ch c n truy n d li u vào các chân
ñi u khi n c a chip UCN5804BM theo s ơ ñ k t n i ñ ñi u khi n ñ ng c ơ làm vi c
theo 1 trong 3 ph ươ ng pháp trên.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 116
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
ð tài 4: Thi t k m ch c ng n i ti p RS232 m ch này làm nhi m v ño
ánh sáng và ñi u khi n ñèn.
Ch ươ ng I: Gi i thi u chung v truy n thông n i ti p
Hi n nay các tiêu chu n truy n thông c ũng theo hai h ư ng phân bi t nhau
d a vào cách truy n : song song hay n i ti p. Cách truy n song song r t d b
nhi u tác ñ ng nên không th truy n ñi xa ñư c, do ñó c ũng ít ñư c s d ng.
Truy n n i ti p c ũng có 2 lo i : ñ ng b hay không ñ ng b . Trong cách truy n
ñ ng b , dãy ký t ñư c truy n s kèm theo ký t ñ ng b là SYN (mã ASCII là
22). Ph ươ ng th c này cho t c ñ truy n khá cao nh ưng do m ch x lý truy n và
nh n (bao g m m ch thêm ký t ñ ng b , phát hi n và báo sai) khá ph c t p
nên ch dùng trong các ng d ng có yêu c u cao v t c ñ truy n. Còn trong các
ng d ng thông th ư ng, nh t là các ng d ng trong l ĩnh v c ñi u khi n t ñ ng,
thì không có yêu c u v t c ñ mà yêu c u v ñ tin c y nh ưng m ch th c hi n
ñơ n gi n, r ti n. Khi ñó, cách truy n không ñ ng b r t phù h p. Theo cách
truy n này thì các ký t ñư c truy n riêng r , phân làm t ng frame có bit b t ñ u,
các bit d li u c a ký t c n truy n, bit ch n l ( ñ ki m tra l i ñư ng truy n), và
các bit k t thúc.Trong khuôn kh Lu n V ăn này ,ta ch s d ng chu n truy n
thông RS-232C (RS :Recommended Standard) ,là m t chu n truy n n i ti p b t
ñ ng b r t ph bi n hi n nay.
Chu n này l n ñ u tiên ñư c gi i thi u vào n ăm 1962 do hi p h i k thu t
ñi n t EIA (Electronics Industries Association) ñưa ra nh ư là chu n giao ti p
truy n thông gi a máy tính và thi t b ngo i vi nh ư :modem, máy v , mouse, máy
tính khác
1. C u t o c ng n i ti p:
B ng 1.1 S p x p chân c a c ng n i ti p máy tính:
9 chân 25 chân Ch c n ăng
1 8 DCD _ Data Carrier Detect (L i
2 3 vào)
3 2 RxD _ Receive Data (L i vào)
4 20 TxD _ Transmit Data (L i ra)
5 7 DTR _ Data Terminal Ready (L i
6 6 ra)
7 4 GND _ Ground (N i ñ t)
8 5 DSR _ Data Set Ready (L i vào)
9 22 RTS _ Request to Send (L i ra)
CTS _ Clear to Send (L i vào)
RI _ Ring Indicator (L i ra)
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 117
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
.
2. Các Chu n Truy n N i Ti p :
d ng n i ti p ta có r t nhi u chu n truy n nh ư: RS-232, RS-422, RS-423,
RS-449, RS-485 do không ñi sâu vào các chu n truy n này nên ta ch kh o sát
sơ 2 chu n truy n RS-232 và RS-485 :
B ng 1.2. So sánh các tiêu chu n truy n EIA:
Thông s RS_232 RS_422 RS_423 RS_485
Cable 15m 1.2km(4000FT 1.2km(4000FT 1.2km(4000FT
length(max (50FT) ) ) )
)
Baud Rate 20Kps/15m 10Mbps/12m 100Kbs/9m 10Mbps/12m
(t c ñ 10Mbps/120m 10Kbps/90m 1Mbps/120m
baud) 100Kbps/1.2k 1Kbps/1.2km 100Kbps/1.2k
m m
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 118
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Mode Unbalanced Balanced Unbalnced Balanced
Differental Differental Differental
Driver No 1 1 1 32
Receiver 1 10 10 32
No
Logic 0 +5V ÷ +15 +2v ÷ +5V +3.6V ÷ +6V +1.5V ÷ +5V
V
Logic 1 -5V ÷ -15V -2V ÷ -5V -3.6V ÷ -6V -1.5V ÷ -5V
Community 2V 1.8V 3.4V 1.3V
(truy n
thông)
Cable/Signa 1 2 2 2
l
(Cáp / tín
hi u)
Methode Simplex Simplex Simplex Simplex
(Ph ươ ng Half_duple Half_duplex Half_duplex Half_duplex
th c) x Full_duplex Full_duplex Full_duplex
Full_duplex
Short circuit 500mA 150mA 150mA 150mA
current
3. Ph ươ ng th c truy n d li u c a RS-232 :
D li u trao ñ i di n ra trên hai ñư ng d n TxD và RxD. Qua chân c m ra
TxD, máy tính g i d li u c a nó ñ n các thi t b khác. Trong khi ñó d li u mà
máy tính nh n ñư c, l i ñư c d n ñ n chân n i RxD. Các tín hi u khác ñóng vai
trò nh ư là tín hi u h tr khi trao ñ i thông tin và vì v y không ph i trong m i ng
d ng ñ u dùng ñ n.
Các bit d li u ñư c g i ñi theo ki u ñ o ng ư c, ngh ĩa là các bit có giá tr
“1” s có m c ñi n áp LOW, các bit có giá tr “0” s có m c ñi n áp HIGH. M c
tín hi u nh n và truy n qua chân RxD và TxD thông th ư ng n m trong kho ng –
12V ñ n +12V. M c ñi n áp ñ i v i m c HIGH n m gi a +3V ñ n +12V.
M t chu i d li u truy n ñi theo d ng n i ti p nhau trên m t ñư ng d n: b t
ñ u b ng m t bit kh i ñ u (Start bit), ti p theo ñó là các bit d li u (data bit), bit
th p ñi tr ư c. S bit d li u n m trong kho ng 5 ñ n 8 bit, ti p ñó là bit ki m tra
ch n l (Parity) và cu i cùng là bit k t thúc (stop bit). Hình th c truy n này có kh
năng dùng cho nh ng kho ng cách l n , b i vì các kh n ăng gây nhi u là nh h ơn
là dùng c ng song song. T c ñ truy n ñư c thi t l p b ng tham s Baudrate, là s
bit truy n ñi trong 1 giây, thông th ư ng là 300, 600, 1500, 2400, 4800, 9600 và
19200.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 119
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
M t nh ư c ñi m không nh c a c ng n i ti p là t c ñ truy n d li u b h n
ch . Ví d nh ư v i t c ñ 9600 baud cho phép truy n nhi u nh t là 960 byte m i
giây. Khuôn d ng d li u (Frame) c n ph i ñư c thi t l p nh ư nhau c hai bên
g i c ũng nh ư nh n.
Start bit Stop bit
+12V
-12V D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1 1 0 1 0 0 1 0
T= 1/f baud
1.04 ms
Dòng d li u trên c ng RS_232 v i t c ñ baud 9600baud.
M t trong nh ng yêu c u quan tr ng c a RS-232 là th i gian chuy n ñ i t
m t m c logic này t i m c logic khác không v ư t qúa 4% th i gian 1 bit. Vì th
t c ñ 19200 th i gian chuy n m c logic ph i nh hơn .
V n ñ này làm gi i h n chi u dài ñư ng truy n . V i t c ñ truy n 19200
baud có th truy n xa nh t là 50ft (1ft = 30.48cm, 15.24cm)
M t trong nh ng v n ñ quan tr ng c n chú ý khi s d ng RS-232 là m ch
thu phát không cân b ng ( ñơn c c ). ði u này có ngh ĩa là tín hi u vào ñư c so v i
ñ t. Vì v y, n u ñi n th t i hai ñi m ñ t c a hai m ch thu phát không b ng nhau
thì s có dòng ñi n ch y trên ñ t. K t qu s có áp r ơi trên dây ñ t ( V= I.R ) s
làm suy y u tín hi u logic. N u truy n tín hi u ñi xa , R s t ăng d n ñ n áp r ơi trên
ñ t s l n d n ñ n lúc tín hi u logic s r ơi vào vùng không xác ñ nh và m ch thu
s không nh n ñúng d li u ñư c truy n t m ch phát. Chính s không cân b ng
trên m ch thu phát là m t trong nh ng nguyên nhân gi i h n ñư ng truy n.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 120
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Ch ươ ng II : Gi i thi u các linh ki n dùng trong
m ch
I. Chip ADC804:
Chíp ADC804 là b chuy n ñ i t ươ ng t ư s thu c h ADC804 c a hãng
national semiconductor. Chíp này c ũng ñư c nhi u hãng khác s n xu t. ði n áp
nuôi là +5v và ñ phân gi i 8 bit. Th i gian chuy n ñ i ñư c ñ nh ngh ĩa là th i
gian mà b ADC c n ñ chuy n môt ñ u vào t ươ ng t thành m t s nh phân. ð i
v i ADC 804 th i gian chuy n ñ i ph thu c vào t n s ñ ng h ñư c c p t i
chân CLK va CLKIN và không bé h ơn 110µs.
CS ch n chip
Là chân ch n chíp, ñ u vào tích c c m c th p ñư c s d ng ñ kich ho t chíp
ADC804. ð tri c p ADC804 thì chân này m c th p.
RD - ð c
ðây là m t tín hi u vào tích c c m c th p. các b ADC chuy n ñ i ñ u vào
tươ ng t thành s nh phân và gi nó m t thanh ghi trong. RD ñư c s d ng ñ
có d li u ñư c ñã chuy n ñ i t i ñ u ra c a ADC 804. khi CS=0 n u có m t xung
cao xuông th p áp ñ n chân RD thì d li u ra d ng s 8 bit ñư c ñưa t i các chân
d li u D0-D7.
WR - Ghi
ðây là chân vào tích c c m c th p ñư c dung ñ báo cho ADC 804 b t ñ u quá
trình chuy n ñ i. N u CS=0 khi WR t o ra xung cao xu ng th p thì b ADC 804
b t ñ u ti n hành chuy n ñ i giá th ñ u t ươ ng t V in v s nh phân 8 bit.
CLK IN và CLK R
CLK IN là chân vào n i t i ñ ng h ngoài khi ñ ng h ngoài ñư c s d ng ñ
t o th i gian. Tuy nhiên 804 c ũng có m b t o xung ñ ng h trên chíp ñ dùng
ñ ng h trên chíp c a 804 thì chân CLK IN và CLK – R ñư c n i t i t ñi n và
m t ñi n tr . v i t n s
1
f =
1.1RC
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 121
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Ng t INTR
Ng t hay còn g i là k t thúc vi c chuy n ñ i. ñây là chân ra tích c c m c th p.
Bình th ư ng chân này tr ng thái cao và khi vi c chuy n ñ i hoàn t t thì nó
xu ng th p ñ báo cho CPU bi t là d li u ñư c chuy n ñ i ñã s n sàng ñ l y ñi.
Sau khi INTR xu ng th p, c n ñ t CS=0 và g i m t xung cao xu ng th p t i chân
RD ñ ñưa d li u ra.
Vin (+) và Vin(-)
ðây la hai ñ u vào t ươ ng t vi sai, Trong ñó V in = V in (+) - V in (-)
Vin (-) ñư c n i xu ng th p
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 122
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Vin (+) ñư c dùng làm d u vào t ươ ng t và ñư c chuy n ñ i v d ng s .
Vcc
Là chân ngu n nuôi.
Vref/2
Chân 9 là ñi n áp ñ u vào ñư c dùng là ñi n áp tham chi u.
D0- D7
D0-D7 là các chân ra d li u Các chân nay ñư c ñ m ba trang thái và d li u ñã
ñư c chuy n ñ i ch ñư c truy c p khi chân CS = 0 và chân RD ñư a xuông m c
th p.
Vin
Dout =
kichthuocb uoc
Chân ñ t t ươ ng t và chân ñ t s .
ðây là nh ng chân ñ u vào c p ñ t cho c tính hi u t ươ ng t và s , T ươ ng t n i
toi Vin và chân ñ t s n i t i Vcc.
II. C m bi n nhi t ñ (h LM35):
B c m bi n ( Transducer ) chuy n ñ i các ñ i l ư ng v t lý, ví d nh ư nhi t
ñ , c ư ng ñ ánh sáng, l ưu t c và t c ñ thành các tín hi u ñi n. Ph thu c vào b
c m bi n mà ñ u ra có th là tín hi u d ng ñi n áp,dòng, tr kháng hay dung
kháng. B c m bi n nhi t ñáp ng s thay ñ i nhi t ñ b ng cách thay ñ i tr
kháng, song ñáp ng này không tuy n tính.
B c m bi n nhi t ñ LM35 c a hãng National Semiconductor Corp là b c m
bi n nh t tuy n tính ñơn gi n và d ñư c s d ng r ng rãi.
LM35 là h c m bi n nhi t m ch tích h p chính xác cao có ñi n áp ñ u ra t l
tuy n tính v i nhi t ñ theo thang ñ Celsius.
Nhi t ñ (0 0 ) Tr kháng c a c m bi n (K Ω )
0 29.49
25 10
50 3.893
75 1.7
100 0.817
Tr kháng c a b c m bi n nhi t theo nhi t ñ
H c m bi n này không yêu c u cân ch nh ngoài vì v n nó ñã ñư c cân ch nh .
H này cho ra ñi n áp 10mV ng v i thay ñ i nhi t ñ là 1 0C. B ng sau gi i thi u
m t s thông s k thu t chính c a h LM35.
Mã s n ph m D i nhi t ñ ð chính xác ð u ra
LM35A -55 0C t i +150 0C + 1 0C 10mV/F
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 123
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
LM35 -55 0C t i +150 0C + 1,5 0C 10mV/F
LM35CA -40 0C t i +110 0C + 1 0C 10mV/F
LM35C -40 0C t i +110 0C + 1,5 0C 10mV/F
LM35D 00C t i +100 0C + 12 0C 10mV/F
Thông s k thu t chính c a c m bi n nhi t h LM35 .
III. Chip 74LS151:
74LS151 là m t chip có 8 ñ u vào s ña ch c n ăng t c ñ cao.Nó cung c p trong
m t gói, kh n ăng ch n m t bit t 8 bit ngu n. 74LS151 có th s d ng nh ư m t ch c
năng c a máy phát ñ phát nh ng m c logic ch c n ăng v i 4 giá tr .
S 0 ÷ S2 : Ch n ñ u vào
I 0 ÷ I7 : Ngõ vào ña ch c n ăng
E : Chân vào tác ñ ng ( tác ñ ng m c th p)
Z : Ngõ ra ña ch c n ăng
Z : Ngõ ra b sung ña ch c n ăng
Vcc : Chân ngu n
GND : Chân n i ñ t
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 124
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 125
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
IV. Chip 74LS373:
Intel gi i thi u 74LS373. 74LS373 là m t b cài ñ t 8 m c flip-flops tác
ñ ng nhanh. Nhi m v c a 74LS373 ñư c hi n th b n d ư i. “ Hi-Z” có
ngh ĩa là ngõ ra tr ng thái tr kháng cao. Ngõ ra c a m ch ñư c bi t nh ư ngõ
ra 3 tr ng thái. Ngõ ra 3 tr ng thái ñư c s d ng ñ ñi u khi n các bus n ơi mà
các thi t b khác nhau s ñư c tác ñ ng ñ ñ ñóng con 3 tr ng thái ñ ñi u
khi n 1 bus.
Hi-Z : Ngõ ra tr kháng cao
Qo : M c ngõ ra tr ư c khi c u
hình ngõ vào ñư c thi t l p
OE ( Output Enable): M c ng ñ m
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 126
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
Ch ươ ng III : M ch thi t k ghép n i
I. S ơ ñ nguyên lý c a m ch thi t k m ch:
II. Nguyên lý ho t ñ ng c a m ch:
M ch ño ánh sáng và ñi u khi n ñèn thông qua c ng n i ti p RS-232. M ch
s d ng quang tr ñ ño ánh sáng ñi u khi n ñèn, v i ñi n áp chu n 2.5V l y t
Diod Zener REF25Z, sau ñó qua m ch khu ch ñ i ñưa LM358 ñư a vào ñi n áp
chu n 2.5V vào AD0804. AD0804 chuy n ñ i tín hi u t ươ ng t t quang tr thành
tín hi u s t D0 →D7.
ð u vào quang tr dùng tr 330 Ω ñ gi m dòng vào, 2 diod 4148 t o ra
ng ư ng d n.
Khi chân WR ñư c kích m c logic 0 t chân RTS c a c ng n i ti p RS-232
thì AD0804 b t ñ u làm vi c. Sau khi k t thúc 8 chu k ỳ INTR báo k t thúc. Tín
hi u t ươ ng t khi qua con AD0804 chuy n thành tín hi u s , thông qua ð o 7414
ñư a bit 1 vào chân LE (chip ñ m) và OE n i mass s cho thông d li u. ð u ra
kích con ba tr ng thái thông d li u t 8 ñ u vào D0 →D7 khi ñ u ra b ng ñ u
vào, m ch còn l i chuy n tín hi u truy n t song song qua n i ti p.
Thông qua m ch dao ñ ng (7414, 10K, 10nF ) s t o xung ñưa vào IC74161
ñ m t 000 →111, sau ñó quay tr l i và c ñ m mãi nh ư v y.
QD ñư c kích m c logic 0 s kích m 74151(A), sau 8 l n ñ m c l n l ư t
ñư a d li u ra ñ u ra Y ñ n chân RxD c a c ng RS-232 thông qua máy tính ñi u
khi n, ñi n áp s ñư c ñưa ra chân DTR +12V, dòng qua Diod 20mA làm Diod
sáng lên kích m Tranzitor, m C828 và H106. Lúc này Role ñi n t ñóng n i
ngu n AC ñèn sáng lên.
QAQBQC l n l ư t tác ñ ng nh ư b ng tr ng thái sau:
QA QB QC Y
0 0 0 D0
1 0 0 D1
0 1 0 D2
0 0 1 D3
Khi k t thúc 111 chuy n qua 011 D 7 t t. Qua ñ u ñ o ñi u khi n t ươ ng t
74151(B) có ñư c bit d li u D 4 →D7. Sau bit stop qua 3 bit Break. V y cu i cung
thu ñư c 8 bit data,0 parity, 1 stop, 9600 Baud, 6 bit Break.
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 127
Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi
III. Lưu ñ thu t toán:
Kh i phát ch ñ
T o tín hi u Start
Ch th i gian T ch
ð c d li u trong RBR
T t ñèn DTR= -12 ð ñèn DTR=12
Gi ng viên: Nguy n V ăn Minh Trí 128
Các file đính kèm theo tài liệu này:
giao_trinh_ghep_noi_va_dieu_khien_thiet_bi_ngoai_vi_phan_2.pdf
